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高速铁路工务知识手册(路基桥隧)《高速铁路工务知识手册》（路桥）1高速铁路的基本概念1.3 高速铁路工务设施十大技术特点。
1.3.2 新型桥梁。
对高速铁路桥梁，要求具有较大的刚度，常用跨度桥大量采用预应力混凝土双线整孔箱梁、大跨度桥梁采用梁拱组合桥梁、更大跨度桥梁采用斜拉桥等新型桥梁。
1.3.3 以桥代路。
高速铁路沿线经济社会发达，需跨越的城市道路、公路、既有铁路、地下管线多，沿海地区河道水网密布、软土等特殊性土分布广泛，大量采用高架桥以桥代路。
已开通和在建设计速度350km/h、250km/h高速铁路桥梁比例分别达到了71%和35%。
1.3.4 隧道净空。
高速运行引起的隧道空气动力学问题突出。
为减缓高速列车通过隧道时产生的空气动力学效应对旅客舒适度和车厢变形的影响，加大隧道净空面积。
350km/h双线和单线隧道有效净空面积分别达到了100m2和70m2，250km/h双线和单线隧道分别达到了90m2和58m2。
1.3.5 刚度均匀。
路基沿线路的刚度不平顺会造成轨道动态不平顺。
列车速度越高、刚度变化越剧烈，引起的列车振动越强烈，因此，除要求路基段刚度均一外，在路基与桥梁、涵洞、隧道等结构物之间和路堑遇路堤之间设置路桥、路涵、路隧、堤堑等各种过渡段，以实现刚度均匀过渡。
1.3.6 沉降控制。
为确保高速铁路正常行车和减少维修量，对工后沉降控制严格。
路基工后沉降：无砟轨道不大于15mm，250和350 km/h线路有砟轨道分别不大于100mm和50mm。
桥梁基础工后沉降：无砟轨道不大于20mm，250和350 km/h线路有砟轨道分别不大于50mm和30mm。
涵洞工后沉降量与相邻路基地段协调一致。
1.3.8 动态优化。
为有效控制工后沉降和沉降速率，对软土、松软土和湿陷性黄土等特殊地段路基，提前开展实验工程，根据沉降观测数据和发展趋势、工期等，采取调整预压土高度、卸荷时间、基床底层顶面抬高、铺轨时间等，进行动态优化设计。
高铁隧道参数高铁隧道参数是确保高铁安全、顺畅运行的关键因素。
这些参数涵盖了隧道的长度、宽度、高度以及其他与设计和地质条件相关的细节。
下面将详细介绍这些参数及其重要性。
首先，高铁隧道的长度是根据具体的工程设计和地质条件来确定的。
隧道长度的规划旨在满足列车运行的需求，同时考虑到地形、地质、环境保护和工程造价等多方面因素。
过长的隧道可能会增加建设成本和运营风险，而过短的隧道则可能无法满足列车的运行需求。
其次，隧道的宽度和高度是根据列车的尺寸和安全要求来确定的。
隧道宽度要能够容纳列车的通过，并且留有一定的安全距离，以确保列车在行驶过程中的稳定性。
隧道的高度也要足够容纳列车通过，并且确保列车和隧道结构之间有足够的空间，以防止因碰撞或其他原因造成的安全事故。
此外，高铁隧道的净空尺寸也是非常重要的参数。
净空尺寸是指隧道内部的实际空间大小，它直接影响到列车的通过能力和运行速度。
高铁隧道的净空尺寸通常根据列车的最高运行速度来确定，以确保列车在高速行驶时不会受到隧道结构的限制。
除了上述基本参数外，高铁隧道的设计还需要考虑围岩类型、开挖宽度和高度等因素。
不同的围岩类型会对隧道的稳定性和安全性产生不同的影响，因此需要在设计和施工过程中采取相应的措施来确保隧道的稳定性。
开挖宽度和高度则取决于隧道的设计和施工方法，需要根据具体情况进行调整和优化。
总的来说，高铁隧道参数的选择和设计是一个复杂而重要的过程。
这些参数的选择需要综合考虑多种因素，包括地质条件、列车尺寸、运行速度、工程造价等。
通过科学的设计和合理的施工，可以确保高铁隧道的安全性、稳定性和经济性，为高铁的顺畅运行提供有力保障。
8隧道8.1一般规定地道设计一定考虑列车进入地道引发的空气动力学效应付行车、游客舒坦度、地道结构和环境等方面的不利影响。
地道衬砌内轮廓应切合建筑限界、设备安装、使用空间、结构受力缓和解空气动力学效应等要求。
地道结构应知足持久性要求，主体结构设计使用年限应为100 年。
地道主体工程竣工后，应付其特别岩土及不良地质地段基底的变形进行观察。
地道协助坑道的设置应综合考虑施工、防灾营救分散缓和解空气动力学效应等功能的要求。
地道结构防水等级应达到一级标准。
8.2衬砌内轮廓地道衬砌内轮廓确实定应试虑以下要素：1地道建筑限界；2股道数及线间距；3地道设备空间；4空气动力学效应；5轨道结构形式及其营运保护方式。
地道净空有效面积应切合以下规定：2，m双线地道不该小于h 时， 100 350km1设计行车速度目标值为300、／2。
单线地道不该小于70 m2，单 90 m／h 时，双线地道不该小于 250km2 设计行车速度目标值为2。
58 m线地道不该小于曲线上的地道衬砌内轮廓可不加宽。
地道内应设置营救通道和安全空间，并切合以下规定：1营救通道1）地道内应设置贯穿的营救通道。
单线地道单侧设置，双线地道双侧设置，营救通道距线路中线不该小于 2.3m。
2）营救通道的宽度不宜小于 1.5m，在装设专业设备处可适合减少；高度不该小于 2.2m。
3）营救通道走行面不该低于轨面，走行面应平坦、铺设坚固；2安全空间1）安全空间应设在距线路中线 3.0m 以外，单线地道在营救通道一侧设置，多线地道在双侧设置；2）安全空间的宽度不该小于0.8m，高度不该小于 2.2m。
双线、单线地道衬砌内轮廓如图～4 所示。
cm）时速 250km/h 双线地道内轮廓（单位：8.2.5-1 图隧线线道路路中中中线线线内轨顶面图时速300、350km/h双线地道内轮廓（单位：cm）线内轨顶面图时速250km/h单线地道内轮廓（单位：cm）线隧路道中中线线内轨顶面图 8.2.5-4 时速 300、350km/h 单线地道内轮廓（单位： cm）8.3地道衬砌暗挖地道应采纳复合式衬砌，明挖地道应采纳整体式衬砌。
高速铁路的隧道的特点高速铁路的隧道设计是由限界、构造尺寸、使用空间和缓解及消减高速列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定的。
研究表明，以上两方面要求中，后者起控制作用。
当列车进入隧道时，原来占据着空间的空气被排开。
空气的粘性以及气流对隧道壁面和列车表面的摩阻作用使得被排开的空气不能象在隧道外那样及时、顺畅地沿列车两侧和上部流动，列车前方的空气受压缩，随之产生特定的压力变化过程，引起相应的空气动力学效应并随着行车速度的提高而加剧。
1由于瞬变压力造成乘员舒适度降低，并对车辆产生危害；2、微压波引起爆破噪声并危及洞口建筑物；3、行车阻力加大；4、空气动力学噪声；5、列车风加剧。
高速铁路进入隧道产生的空气动力学效应是由多种因素所确定的。
行车速度，车头和车尾形状，列车横断面，列车长度，列车外表面形状和粗糙度，车辆的密封性等。
隧道净空断面面积，双线单洞还是单线双洞，隧道壁面的粗糙度，洞口及辅助结构物形式，竖井、斜井和横洞，道床类型等。
列车在隧道中的交会等。
列车进入隧道引起的压力变化是两部分的叠加：①列车移动时从挤压、排开空气到留下真空整个过程引起的压力变化；②列车车头进入隧道产生的压缩波以及车尾进入隧道产生的膨胀波在隧道两洞口之间来回反射产生的压力变化（Mach波）。
当双线隧道中同时有不同方向列车相向行驶时，叠加所产生的情况则更为复杂。
列车在隧道中运行时（无相向行驶列车）车上测得的最大压力波动发生在第一个反射波到达列车时。
Mach波以声速传播，对于长隧道，来回反射的周期相应较长。
同时，在反射的过程中能量有所衰减。
而对于短隧道，Mach波反射的周期大为缩短。
同时，在反射过程中能量损失也较少，致使压力波动程度加剧。
试验表明，压力波动绝对值，并不随隧道长度的减小而减小。
因此，对高速铁路中的隧道，有的虽然不长（例如长度在1km左右），其可能引起的行车时的压力波动仍然不能忽视。
但是，当隧道长度短到使列车首尾不能同时在其中时。
则Math波的叠加不可能发生，压力波动程度当然随之缓解。
当隧道长度为1km时，压力波动明显加剧，而当隧道长度进一步增大到3km时，压力波动则并无显著加剧，反而有缓解趋向。
列车交会的双线隧道，最不利情况发生在列车交会在隧道中点时。
研究表明：对于压力波动，诸因素中隧道横截面积的影响是最大的。
隧道净空断面面积，或者说，隧道阻塞比是最主要的因素。
根据计算分析，提出压力波动与隧道阻塞比之间有下列关系。
3 N 3 kv P 2 max ??单一列车在隧道中运行时，N =1 .3 ?? 0.25。
考虑列车交会时，N =2.16 ?? 0.06。
式中：max P —3秒钟内压力变化的最大值；v —行车速度；？？一阻塞比；面积隧道内轨顶面以上净空列车横截面积 =??。
竖井（斜井、横洞）的存在会缓解压力波动的程度。
竖井位置对减压效果的影响很大，并不是处于任何位置的竖井都能有较好的效果。
竖井断面积5〜IOm 2即可，加大竖井的横断面积，并不能收到好的效果。
根据Mach 波叠加情况可以理论地得到竖井的最佳位置：）1 （ 2 M M L X ?? ?? 式中X —竖井距隧道进口距离；L —隧道长度；M —Mach数。
双线隧道列车在隧道中交会引起压力波动的叠加，情况十分复杂。
列车交会时，压力波动最大值是单一列车运行情况的2.8倍。
实际上，列车交会时所产生的压力波动同列车长度、隧道长度、会车位置、车速等多种因素有关。
在车辆密封的情况下，假定车外压力a P为常数，车内压力随时间的变化可以表为：£六)列车密封条件对车肉压力彼动的誓响在旳辆借对的怙况下.假定年外乐力巴为常独，年内用力曲时间的哽化可以表Pi = p 川』U式申r 称为乂密封指数”用于衡量叩辆的曹封和惟・亠不犠封帝，‘ r=0. ■IS -fl. 8S -般lf<r=n. 7S“新一代搐封巾” r =3.0-8. OS考虑耳汕时间的函数.呱有.R=「丄Jo r内外压差：P a -Fi = F o -「丄PaC^^dlJo r 机械阻力一般同彳i <1琏堆成i 「.l 匕琳=杠+肿”式中 a rb —常敷：V —车翅；ff P —列牟质母■=■ 而空气阴力则同行平速厘.：按方成正比°在隧道中.茫吒阻力问題山为吏出.相抵现畅试验资料.TJIAKA, N.NISHinKA^{]9&7)il 出了行勺：阴力的F 列经轻 公式匸D = [(« +bVW + (c + dI)V 2 ] x 9.8式中 疔一列千质ffi(t) : V —K 速(如/h 〉； J —列?F*麻5" P —組力他几(:二)隧道条件对空气阻力的影响① 隧垣长仪的燼响研究表明.空气I 阻力馳蟹逍氏度的增加而锻岡增加.但艮增加昭越*越小，皿 后眉丁一常数.限窒比"越小.雄于常:数所需的陡道长度越綁*甞小M 时.隧道 尺股超过：弧皿％后.空气阻力己变化不大：而対于^- 0.42的隧道在长陶赧过W 丽以 后仍仃较大的变化，② 阻塞比用对帘气阻力的畀响空气訊力師打的席加而单调噌加.廿貝斜率越来越大口当哄vpbOkm/H 対例.再 尿A 1厉壇加到0一 20时，空气肌力将増加TI ：璃〒而屮[卅从0勺惱加至血一心时*空气阻 力将増?JII 16%,③ 列7r 在隧逍叩交会的影响WS=10Ohi , // =0. 1 /j 例*当曲列下千体巫令时・空气組力条數将壇加23%(T 长:帘Um 陡道长：i(KXJm) <,—般兌來会不阻力貝对确宜机车量大奉引能力时右意义。
④ 整井的磁响竖井的存召“可降低疔车阻力.但这种恋响并不很大*以设在陡道中断面积力计算结果表明，车辆的密封对车内压力波动的影响可以归结为 值得指出的是，在考虑到列车交会的情况下， 就车外压力而言, 情况，然而在列车密封的条件下，洞口会车并非最不利情况。
由于 不及 响应"列车就出洞了。
高速铁路隧道设计应通过正确地选择隧道设计参数，将压力波动控制到 内。
评定压力波动程度一般采用的参数有：① 峰对峰”最大值。
即最大压力变化的绝对值; 缓解”和滞后”两种效应。
洞口会车有时会成为最不利 滞后”效应，车内压力来允许”范围② 压力变化率的最大值。
将这两种指标单独使用均不能合理地同人的生理反应和乘员的舒适度相联系。
例如，对于变化缓慢的压力过程，即使变化幅度较大，但由于来得及对耳腔压力进行主动(如做吞咽 动作)或被动(外界降压时中耳通道将自动开启 )调节，不会造成很大不适。
当然，对于变化急 剧的情况，尽管变化率较大，但只要变化幅度不大，也不会有多大问题。
因此，目前较通 用的评估参数是相应于某一指定短时间内的压力变化值，例如3S 内最大压力变化值或 4S 内最大压力变化值。
所谓3S 或4S 大致相当于完成耳腔压力调节所需的时间。
行车阻力由机械阻力和空气阻力两部分组成。
机械阻力一般同行车速度成正比： W bV a D M ) ( ?? ?? 式中a ，b —常数；V —车速；W —列车质量。
而空气阻力则同行车速度二次方成正比。
在隧道中，空气阻力问题更为突出。
根据现场试验资料，T .HARA ，N .NISHIOKA 等(1967)提出了行车阻力的下列经验公式： 8.9 ] ) ( ) [( 2 ?? ?? ?? ?? ?? V die W bV a D 式中 W —列车质量(t) ;V —车速(km/h) ;l — 列 车 长 度 (m) ； D — 阻 力(N )。
① 隧道长度的影响研究表明，空气阻力随隧道长度的增加而单调增加，但其增加率越来越小，最后趋于一常数。
阻塞比？？越小，趋于常数所需的隧道长度越短。
当 0.15 = ??时，隧道长度超过 3km 以后，空气阻力已变化不大； 而对于0.42 ?? ??的隧道在长度超过 10km 以后仍有较大 的变化。
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当以V=250km/h为例，？？从0.15增加到0.20时，空气阻力将增加工13%。
而当??从0.4增加到0.45时，空气阻力将增加16%。
③列车在隧道中交会的影响以S=1OOm 2、?? =0.1为例，当两列车车体重合时，空气阻力系数将增加23% （车长360m,隧道长3000m）。
一般说来会车阻力只对确定机车最大牵引能力时有意义。
④竖井的影响竖井的存在，可降低行车阻力。
但这种影响并不很大。
以设在隧道中断面积为5m 2的竖井为例，当?? =0.42时，空气阻力减小7%，当?? =0.15时，空气阻力仅降低1.2%。
微压波是隧道出口微气压波的简称，是高速铁路隧道运营过程中产生的空气动力学问题之一。
微压波使得列车高速进入隧道时，在另一侧出口产生突然爆炸声响，对隧道出口附近的环境构成危害。
欧洲国家对此研究较少，而日本由于采用的隧道断面较小，微压波问题特别突出。
针对这一现象，日本铁道技术研究所等在现场测试、模型实验、理论分析及工程措施等方面进行了全面地研究，并取得了成功的应用。
研究认为，隧道出口的爆炸声响是由列车高速进入隧道产生的压缩波在隧道内传播到达出口时，由出口向外部放射脉冲状压力波而引起的。
微压波的大小与列车进洞速度、隧道长度、道床类型及隧道入口形式等有关。
降低隧道微压波的工程措施有以下几种：①采用特殊隧道入口形式（称为洞口缓冲结构）；②采用道碴道床或具有相同效果的贴附有吸音材料的洞壁；③连接相邻隧道并在连接部分适当开口，对单一隧道可在埋深浅的地方设窗孔；④利用斜井、竖井、平行导坑等辅助坑道。
